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KR101181403B1 - 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템 및 이를 이용한 태양광 및 풍력 하이브리드 계통 연계 발전 장치 - Google Patents

태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템 및 이를 이용한 태양광 및 풍력 하이브리드 계통 연계 발전 장치 Download PDF

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KR101181403B1
KR101181403B1 KR1020110013372A KR20110013372A KR101181403B1 KR 101181403 B1 KR101181403 B1 KR 101181403B1 KR 1020110013372 A KR1020110013372 A KR 1020110013372A KR 20110013372 A KR20110013372 A KR 20110013372A KR 101181403 B1 KR101181403 B1 KR 101181403B1
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generation system
wind power
wind
solar
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이창근
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㈜코리아에너텍
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Abstract

본 발명은 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 태양광을 조사받아 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈을 포함하는 태양광 발전 계통, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 모듈을 포함하는 풍력 발전 계통, 상기 태양광 발전 계통 및 상기 풍력 발전 계통 간의 절체를 수행하는 절체부, 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 또는 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체되도록 하는 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 상기 절체부에 전달하는 절체제어부, 상기 절체부를 통과한 직류 전류를 교류 전류로 변환하기 위한 인버터 및/또는 상기 절체부를 통과한 직류 전류를 충전하는 축전기를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 풍력 발전 계통은, 상기 풍력 발전 모듈과 연결되고, 상기 풍력 발전 모듈로부터 생성된 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기를 더 포함할 수 있고, 상기 태양광 발전 계통은, 상기 태양광 발전 모듈과 연결되고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 생성된 직류 전류를 소정의 고주파의 교류 전류로 변환시켜 전압을 제어하고, 상기 변환된 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 DC/DC 컨버터를 추가적으로 포함할 수 있다.

Description

태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템 및 이를 이용한 태양광 및 풍력 하이브리드 계통 연계 발전 장치{Grid-Connected generating system with photovoltaic and wind power hybrid generation and generator thereof}
본 발명은 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 태양광 발전 모듈, 풍력 발전 모듈을 포함하는 전력공급부 및 일정 기준에 따라 상기 전력 공급 장치 내의 태양광 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈 간의 절체를 수행하는 절체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래에 제작 설치되고 있는 대부분의 태양광 및 소형 풍력 발전 하이브리드(bybrid) 시스템은, 발전원(發電源)으로부터 얻은 직류 또는 교류 전원을 먼저 축전지에 충전을 시키고, 상기 축전지의 전력을 인버터를 통해 교류로 변환하여 부하에 전력을 공급하는 독립형 시스템을 채택하고 있다. 그러나 이러한 시스템은, 태양광 발전을 함에 있어서 부조일수(不照日數, 하루 종일 해가 비치지 않는 날이 연속되는 일수)가 증가할수록, 즉 하루종일 태양이 없는 날이 장기간 지속되면, 부하에 필요한 전력을 충분히 얻을 수 없게 되는 단점이 있다. 따라서 장시간 사용을 위해서 상기 시스템은, 축전기가 필수적인 구성요소가 될 수밖에 없어 전체적으로 설치 비용이 증가하고, 축전지 및 상기 전체 시스템의 유지 보수 비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 태양광 및 소형 풍력 발전 하이브리드 시스템에 있어서, 부조일의 장기화에 대비하여 별도의 배터리 또는 비상 발전기를 추가적으로 구비할 수도 있다. 그러나 이 경우에 있어서 별도의 배터리에 축전되는 전력량에는 한계가 있고, 비상 발전기의 운영을 위해 별도의 유류 탱크를 구비해야 하므로, 상기의 독립형 시스템과 마찬가지로 유지 및 보수 비용이 증가하게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 풍력 발전 계통 및 태양광 발전 계통 간의 계통 연계를 통하여, 장기간의 부조일의 경우에도 효율적으로 전력을 생산하여 부하에 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 발전 장치 및 시스템을 제시함을 하나의 목적으로 한다.
또한 시스템에 있어서 상기 계통 연계를 통해 설치 비용의 감소 및 축전기 및 시스템의 유지 보수 비용의 감소를 유도하고, 유지보수의 편리성 및 효율성을 재고할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템을 제공한다.
여기서 본 발명인, 상기 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템은, 태양광을 조사받아 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈을 포함하는 태양광 발전 계통, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 모듈을 포함하는 풍력 발전 계통, 및 상기 태양광 발전 계통 및 상기 풍력 발전 계통 간의 절체를 수행하는 제1 절체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명은, 상기 태양광 발전 계통 및 상기 풍력 발전 계통의 연계를 통한 전력 생산의 효율성을 증대하기 위하여, 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 또는 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체되도록 하는 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 상기 제1 절체부에 전달하는 절체제어부를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 절체부를 통과한 직류 전류를 교류 전류로 변환하기 위한 인버터 또는 상기 제1 절체부를 통과한 직류 전류를 충전하는 축전기를 추가적으로 포함할 수도 있다.
여기서 상기 풍력 발전 계통은, 상기 풍력 발전 모듈과 연결되고, 상기 풍력 발전 모듈로부터 생성된 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기를 더 포함할 수 있고, 상기 태양광 발전 계통은, 상기 태양광 발전 모듈과 연결되고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 생성된 직류 전류를 소정의 고주파의 교류 전류로 변환시켜 전압을 제어하고, 상기 변환된 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 DC/DC 컨버터(DC/DC converter)를 추가적으로 포함할 수 있다.
한편 본 발명은, 외부에서 전력을 생산하는 외부 계통를 추가적으로 구비할 수 있는데, 이 경우에 있어서 상기 제1 절체부 및 상기 외부 계통 간의 절체를 수행하는 제2 절체부를 더 포함할 수 있고, 상기 절체제어부는, 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체하도록 하거나, 또는 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력 및 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 모두 소정의 기준값 이하인 경우에는 상기 외부 계통로 절체되도록 하는 제어 신호를 생성하여 상황에 따라 상기 제1 절체부 또는 상기 제2 절체부에 전달하도록 할 수 있다.
이외에 본 발명은, 단전 여부, 누전 여부, 과전류 여부 또는 과전압 여부를 포함하는 오류 발생 여부를 감지하는 오류감지센서, 상기 오류의 발생에 따라 상기 시스템의 구동을 강제로 정지시키는 오류 제어부 및/또는 상기 오류 제어부에 의한 상기 시스템의 구동의 정지 여부에 따라 사운드를 발생시키는 알람부을 더 포함함으로써, 상기 시스템의 운용상의 안전을 유지함과 동시에 상기 시스템의 단전, 누전 등의 오류 발생 여부를 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 할 수 있다..
본 발명은 상술한 바와 같이 풍력 발전 계통 및 태양광 발전 계통 간의 계통 연계를 통하여, 장기간의 부조일의 경우에도 효율적으로 전력을 생산하여 부하에 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 효과가 발생한다.
또한 상기 계통 연계를 통해 축전기, 비상 발전기 등의 설치 비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따른 축전기 및 시스템의 유지 보수 비용 역시 절감할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 발전 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 풍력 발전 계통, 태양광 발전 계통, 절체부 및 절체 제어부에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 제1 절체부, 제2절체부 및 절체 제어부를 포함하는 시스템에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오류 제어부를 포함하는 본 시스템에 대한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템을 기반으로 하는 풍력 및 태양광 발전 장치에 대한 측면도이다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명할 것이다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 아래의 도면은 발명의 일 실시예를 표현한 것일 뿐 발명의 범위를 제한하고자 하는 취지는 아니다.
본 발명을 도 1 내지 도 5의 도면을 통해 설명하기 위하여 본 명세서는, (1) 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 발전 시스템에 대해서 설명하고, 상기 시스템의 구현예로 (2) 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 및 태양광 발전 장치에 대해서 설명할 것이다.
(1) 이하 도 1를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 발전 시스템의 전체 구성에 대해서 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 발전 시스템의 전체 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 일실시예에 있어서, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 모듈(110)을 포함하는 풍력 발전 계통(100), 태양광을 조사받아 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈(210)을 포함하는 태양광 발전 계통(200) 및 제어장치(2000)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 풍력 발전 계통(100)은, 상기 풍력 발전 모듈(110)과 연결되고, 풍력 에너지를 이용하여 생성된 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기(120)을 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 상기 태양광 발전 계통(200)은, 상기 태양광 발전 모듈(210)과 연결되고, 상기 태양광 발전 모듈(210)로부터 생성된 직류 전류를 소정의 고주파의 교류 전류로 변환시켜 전압을 제어하고, 상기 변환된 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 DC/DC 컨버터(220)를 더 포함할 수 있다.
상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통에 대해서는 도 2를 통하여 추후 상세히 기술할 것이다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 제어장치(2000)는, 상기 풍력 발전 계통(100) 및/또는 상기 태양광 발전 계통(200)과 연결되고, 상기 태양광 발전 계통 및 상기 풍력 발전 계통 간의 절체(switching)를 수행하는 제1 절체부(300), 상기 절체부를 제어하는 절체 제어부(400), 상기 제1 절체부(300)를 통과하는 직류 전류를 교류로 변환하는 인버터(inverter, 500) 및 본 시스템의 오류 발생 여부를 감지하여 이를 외부에 알리는 오류제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 각각의 부분에 대해서는, 각각의 구성요소에 해당하는 도면을 참조하여 본 명세서 내의 해당 부분에서 구체적으로 설명할 것이다.
상기 제어장치(2000)를 통과한 전류는 부하(800)로 전달되고, 부하(800)는 상기 전달된 전력에 의하여, 빛에너지의 생성(전구, 형광등 등의 조명 장치), 열에너지의 생성(히터 등의 발열 장치), 소리 에너지의 생성 등 각각에 따라 다양한 기능을 제공할 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른본 시스템의 풍력 발전 계통, 태양광 발전 계통, 절체부 및 절체 제어부의 기능 및 작동에 대해서 설명할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 풍력 발전 계통, 태양광 발전 계통, 절체부 및 절체 제어부에 대한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 있어서 상기 풍력 발전 계통 및 상기 태양광 발전 계통(200)은 각각 케이블을 통하여 상기 제1 절체부(300)와 연결되어 있다.
일실시예에 있어서 상기 풍력 발전 계통은, 풍력 발전 모듈(110) 및 정류기(120)를 포함할 수 있다.
상기 풍력 발전 모듈(110)은, 풍력 에너지에 의한 날개(blade)의 회전에 의하여 교류 전류를 생산하며, 상기 생성된 교류 전류는 상기 풍력 발전 모듈(100)과 연결된 정류기(120)를 통하여 직류 전류로 변환된 후, 상기 제1 절체부(300)로 전달된다.
바람직하게는 상기 풍력 발전 계통(100)은, 강풍(또는 태풍 등)에 의해 상기 날개의 회전 속도가 지나치게 높아져 전력의 출력이 정격 출력 이상이 되는 경우, 본 시스템의 과부화로 인한 기능 불량, 고장 또는 오류 등을 방지하기 위하여 상기 날개의 회전을 정지시키는 정지 제어부(130)를 추가적으로 구비할 수 있다. 이 경우에 있어서 상기 풍력 발전 모듈에는, 본 도면에는 도시되지 않았으나 상기 정지 제어부(130)에 상기 날개의 회전 속도를 감지할 수 있는 센서가 추가적으로 구비되어 있을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 풍력 발전 계통(100)은, 후술하는 상기 태양광 발전 계통에서 충분한 전력이 생산되지 않는 경우에 상기 제1 절체부(300)로 전력을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 태양광 발전 계통(200)은, 태양광에 의하여 전력을 생산하는 태양광 발전 모듈(210) 및 상기 태양광 발전 모듈(210)에 의해 생성된 직류 전류를 일정한 전압으로 변압하는 DC/DC 컨버터(220)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 있어 상기 태양광 발전 모듈(210)은, 금속 및 반도체 또는 PN 접합된 반도체를 구비한 태양전지(solar cell)를 포함하며, 상기 태양전지는 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 PN접합에 조사된 태양광에 의한 금속광전효과에 의해 광기전력을 발생시킨다. 이와 같은 광기전력에 의하여 직류 전류를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 DC/DC 컨버터(220)는, 상기 태양광 발전 모듈(210)에 의해 생성된 전기를 변압하여, 규정치 이내에서 변동이나 부하 변동에 대하여 일정한 전압이 유지되도록 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 DC/DC 컨버터(220)는, 상기 태양광 발전 모듈과 연결되고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 생성된 직류 전류를, 출력되는 전압에 상응하도록 적절한 고주파의 교류 전류로 변환시켜 전압을 제어하고, 상기 변환되어 출력되는 교류 전류를 정류하고 이를 필터링함으로써 직류 전류를 출력한다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 DC/DC 컨버터는, IGBT 방식을 채용한 PWM 제어 방식을 이용할 수 있다.
마지막으로 도 2에는 도시되어 있지 않으나 본 발명의 일실시예에 있어서 상기 DC/DC 컨버터는, 별도의 전압 자동 조절부에 의해서 출력 전압이 일정한 전압이 될 수 있도록 자동 조절될 수 있다. 또는 이러한 자동 조절은 기입력된 설정값에 의하여 제어될 수도 있다. 다른 일실시예에 있어서는 외부로부터 입력되는 명령에 따라서 수동 조절되도록 할 수도 있다. 본 발명은 이러한 자동 또는 수동 조절을 위한 설정값 또는 명령값을 입력받기 위하여 외부에 별도의 터치스크린 방식 등의 입력 장치를 별도로 구비할 수도 있다.
상기 DC/DC 컨버터(220)에 의해 출력된 전류는 상기 제1 절체부(300)로 전달된다.
상기 제1 절체부(300)는, 상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통(200) 간의 절체를 수행한다.
일례로 부조일수가 커서 장시간 태양광을 공급받지 못하여 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 한다. 또는 다른 일례로, 상술한 바와는 역으로, 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체되도록 할 수 있다.
바람직하게는 상기 제1 절체부(300)는, 원칙적으로 태양광 발전 계통(200)으로부터 전력을 공급받도록 하고, 상기 부조일수의 증가로 인하여 태양광 발전 모듈(210)에 의한 전력의 생산이 여의치 않는 경우에, 상기 풍력 발전 계통(100)으로 절체하도록 할 수 있다.
상기와 같이 제1 절체부(300)가 태양광 발전 계통(200) 및 상기 풍력 발전 계통(100) 간의 절체을 수행하도록 하기 위한 제어 명령은, 상기 절체 제어부(400)에 의해서 생성 및 전달될 수 있다.
상기 절체 제어부(400)는, 상기 태양광 발전 계통(200) 및 상기 풍력 발전 계통(100)에 연결되어 있는 전력 측정 센서(410)와 연결된다. 여기서 상기 전력 측정 센서(410)는, 상기 태양광 발전 계통(200) 및 상기 풍력 발전 계통(100)에 의해 생성된 전기의 전력을 측량하여 상기 절체제어부(400)로 전달하고 상기 절체 제어부(400)는 이에 따라서 제어 명령을 생성하여 상기 제1 절체부(300)에 전달한다.
일례로 상기 태양광 발전 계통(200)의 전력을 감지하는 상기 전력 측정 센서(410)가 상기 태양광 발전 계통(200)에서 생선된 전력이 소정의 기준값 이하임을 감지하고, 상기 풍력 발전 계통(100)의 전력을 감지하는 상기 전력 측정 센서(410)가 상기 태양광 발전 계통(200)에서 생선된 전력이 소정의 기준값 이상임을 감지하면, 상기 절체 제어부(400)는 이에 따라서 상기 제1 절체부(300)가 상기 태양광 발전 계통(200)에서 상기 풍력 발전 계통(100)으로 절체하도록 제어한다.
상술한 구성은 상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통(200) 중의 어느 하나로부터만 전력을 받는 것과 같이 묘사되어 있으나, 다른 일실시예에 있어서는 상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통(200) 양자로부터 동시에 상기 제1 절체부(300)로 전류가 입력되고 상기 절체부를 통과하여 후술하는 인버터(500)로 전달되도록 할 수도 있음은 자명하다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 풍력 발전 계통(100) 및/또는 상기 태양광 발전 계통(200)을 통해서 생성, 전달되고, 상기 제1 절체부(300)를 통과한 직류 전류는, 일반 가정, 산업 현장 등에서 부하(800)에 사용될 수 있도록 교류로 변환시키는 인버터(500)를 포함할 수 있다.
일례로 상기 인버터로 공급된 직류 전류는 상기 인버터에 의해서, 2W 220V 500VA의 교류 전류로 변환되도록 할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 제1 절체부, 제2절체부 및 절체 제어부에 대해서 설명할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 제1 절체부, 제2절체부 및 절체 제어부를 포함하는 시스템에 대한 구성도이다.
일실시예에 있어서 본 발명은, 외부 계통(700) 및 제2 절체부(420)를 추가적으로 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서 제2 절체부(700)는, 상기 제1 절체부(300)와 상기 인버터(500) 사이에 위치하며, 상기 제1 절체부(300)와 외부의 계통(700) 간의 절체를 수행할 수 있다. 이는 상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통(200)에 의해서 생성되는 전력이 충분하지 않은 경우에 있어서, 상용 계통 등의 외부의 계통의 전력을 이용하여 부하에 전기를 공급하기 위한 것이다.
상기 제1 절체부(300) 및 외부의 계통(700) 간의 절체는 상기 절체 제어부(400)에 의해서 이루어질 수 있다.
이 경우에 있어서 상기 절체제어부(400)는, 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체하도록 하거나, 또는 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력 및 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 모두 소정의 기준값 이하인 경우에는 상기 외부 계통로 절체되도록 하는 제어 신호를 생성하여 상기 제1 절체부 또는 상기 제2 절체부에 전달하는 기능을 제공할 수 있다.
상기 제2 절체부(500)를 통과한 전류는 인버터(500)를 통하여 부하(800)에 적합한 교류 전류로 변환된다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 본 시스템의 오류제어부에 대해서 설명할 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오류 제어부를 포함하는 본 시스템에 대한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 시스템의 오류 제어부(600)는, 상기 풍력 발전 계통(100), 태양광 발전 계통(200), 상기 풍력 발전 계통(100) 및 상기 태양광 발전 계통(200)과 상기 절체부(300) 간의 연결 케이블, 절체부(300) 내부, 절체부(300)와 인버터 사이(500) 및/또는 인버터(500) 내부 등에 위치한 일 이상의 오류 감지 센서(610)로부터 감지된 오류 신호를 수신하고, 이를 스피커 등의 알람부(620)로 전달하여, 상기 시스템 내부의 오류를 즉각적으로 사용자가 알 수 있도록 하는 기능을 제공한다.
또한 상기 시스템 오류 제어부(600)는 도 4에 도시되어 있지는 않으나, 일실시예에 있어서 상기 오류 발생 시 오류의 경중을 판단하여 시스템의 중지 여부를 판단하고, 상기 중지를 위한 시스템 중지 신호를 본 발명의 각 구성요소에 전달할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 알람부(620)는 경보음을 출력하는 사운드 출력 장치일 수도 있고, 본 발명을 구비하는 장치의 일부에 착설된 LCD 또는 LED 등 다양한 디스플레이일 수도 있으며, 일반적인 데스크탑, 노트북 등의 단말기일 수도 있다.
(2) 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 및 태양광 발전 장치에 대해서 설명할 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 및 태양광 발전 장치에 대한 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 있어서, 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템을 이용한 태양광 및 풍력 하이브리드 계통 연계 발전 장치는, 전체적으로 몸체부(1000), 풍력 발전 모듈(110), 태양광 발전 모듈(210) 및 제어장치(2000)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 몸체부(100)는, 금속봉 또는 금속바의 형상으로 형성될 수 있고, 이외 당업자가 생각할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 몸체부(100)는 일 말단에 지면에 본 장치를 고정시키기 위한 고정부(1100)을 포함할 수도 있다.
상기 몸체부(100)는, 바람에 의한 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 모듈(110)이 일 말단에 형성되어 있을 수 있고, 또한 태양광을 조사받아 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 일 이상의 태양광 발전 모듈(210)이 상기 몸체부의 일 이상의 측면에 형성되어 있을 수도 있다.
여기서 상기 풍력 발전 모듈(110) 및 상기 태양광 발전 모듈(210)은 전기를 생산한 후에, 상기 몸체부 내부의 전선 등을 통하여 상기 제어장치(2000)로 공급한다.
상기 제어장치(2000)는, 도 1을 참조하여 기상술한 바와 같이 절체부(도 1의 300), 절체제어부(도 1의 400), 인버터(도 1의 500) 및/또는 오류제어부(도 1의 600)를 포함할 수 있다. 각각의 구성요소에 대한 설명은 기상술한 바와 동일하다.
이러한 구성요소를 통하여 상기 제어장치(2000)는, 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되거나, 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체되도록 한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 상기 기술한 실시예에 한정되지 아니하며 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기본 개념을 이용한 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 균등 범위 내의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 풍력 발전 계통 110 : 풍력 발전 모듈
120 : 정류기 200 : 태양광 발전 계통
210 : 태양광 발전 모듈 220 : DC/DC 컨버터
300 : 제1 절체부 400 : 절체제어부
410 : 전력측정센서 420 : 제2 절체부
500 : 인버터 600 : 오류제어부
610 : 오류 감지 센서 620 : 알람부
700 : 외부계통 800 : 부하
1000 : 몸체부 1100 : 고정부
2000 : 제어장치

Claims (12)

  1. 태양광을 조사받아 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈을 포함하는 태양광 발전 계통;
    풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 모듈을 포함하는 풍력 발전 계통; 및
    상기 태양광 발전 계통 및 상기 풍력 발전 계통 간의 절체를 수행하는 제1 절체부;
    를 포함하고,
    상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 또는 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체되도록 하는 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 상기 제1 절체부에 전달하는 절체제어부;
    를 추가적으로 포함하고,
    외부에서 전력을 생산하는 외부 계통;
    를 추가적으로 구비하고,
    상기 제1 절체부 및 상기 외부 계통 간의 절체를 수행하는 제2 절체부; 및
    상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 풍력 발전 계통으로 절체되도록 하거나, 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 소정의 기준값이 이하인 경우에는 상기 태양광 발전 계통으로 절체하도록 하거나, 또는 상기 태양광 발전 계통으로부터 출력된 전력 및 상기 풍력 발전 계통으로부터 출력된 전력이 모두 소정의 기준값 이하인 경우에는 상기 외부 계통로 절체되도록 하는 제어 신호를 생성하여 상기 제1 절체부 또는 상기 제2 절체부에 전달하는 절체제어부;
    를 추가적으로 포함하고,
    상기 풍력 발전 계통은,
    상기 풍력 발전 모듈과 연결되고, 상기 풍력 발전 모듈로부터 생성된 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기;
    를 추가적으로 포함하고,
    상기 태양광 발전 계통은,
    상기 태양광 발전 모듈과 연결되고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 생성된 직류 전류를 소정의 고주파의 교류 전류로 변환시켜 전압을 제어하고, 상기 변환된 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 DC/DC 컨버터;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 절체부를 통과한 직류 전류를 교류 전류로 변환하기 위한 인버터;
    를 더 포함하고,
    단전 여부, 누전 여부, 과전류 여부 또는 과전압 여부를 포함하는 오류 발생 여부를 감지하는 오류감지센서; 및
    상기 오류의 발생에 따라 상기 시스템의 구동을 강제로 정지시키는 오류 제어부;
    를 더 포함하고,
    상기 오류 제어부에 의한 상기 시스템의 구동의 정지 시, 상기 정지 상태에 대한 신호를 발생시켜 외부로 출력하는 알람부;
    을 더 포함하고,
    상기 풍력발전 모듈은,
    바람의 풍속이 소정의 속도 이상인 경우에는 상기 풍력 발전 모듈의 회전 날개의 회전을 강제적으로 정지시키는 정지 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템.
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